《前置式曲柄平衡抽油机设计讲解》由会员分享，可在线阅读，更多相关《前置式曲柄平衡抽油机设计讲解（33页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、长庆钻井总公司管具公司宁定服务部前置式曲柄平衡抽油机设计单位：长庆钻井管局公司宁定服务部姓名： 丛 成 摘 要 抽油机井采油是国内外油田最主要的机械采油方式。石油开采已经有很长历史了,其中有杆抽油系统起了很重要的作用。有杆抽油系统主要由抽油机、抽油杆、抽油泵等三部分组成，抽油机是有杆抽油系统最主要的举升设备。根据是否具有游梁，抽油机可以划分为游梁式抽油机和无游梁式抽油机。由于游梁式抽油机具有结构简单、工作可靠等优点，游梁式抽油机一直是国内外油田应用最广泛的举升设备。本文首先阐述了各种抽油机的特点，然后是前置式曲柄平衡抽油机的设计方法，包括前置式曲柄平衡抽油机的工作原理、基本结构组成等；其次描述
2、了该抽油机的各个零部件的设计方法和校核，其中有自行设计的零件，也有标准件的选用。该机采设备的研制将为油田后期开发提供有利的技术支持。为了确定前置式抽油机悬点和各构件的运动状态及运动规律,建立了相应的运动和动力分析的解析方程,并对前置式抽油机的运动和动力规律进行了计算。为合理选择电动机、设计机械换向及平衡重提供了理论依据。关键词：机械采油；有杆抽油系统；游梁抽油机系统；前置式曲柄平衡抽油机;运动分析Abstract Pumping units are the main method of mechanical oil production in oil field home and abroad
3、. The exploitation of the petroleum resources has a long history in the world.Rod pumping system has a lot effect about it. Rod pumping system consists of three parts,pumping unit,pulished rod and pump.Pumping unit is the most important lifting equipment of the rod pumping system . According to whet
4、her having the beam or not, the pumping unit can be divided into beam pumping unit and non-beam pumping unit. As the beam pumping unit having simple structure and the advantages of reliably, beam pumping unit has been used most widely in domestic and international oilfield.This paper covers the char
5、acteristics of various of pumping unit first.then displays the ideas of how to design the back-crank pumping unit,including the operational principle of the pumping unit,the structure of the pumping unit and so on.Then it displays how to design the details of the pumping unit and the ideas of choose
6、 standardized components and how to check the strength of thses details.In thses details some are designed by myself and others are standardized components. Therefore, the invention of this kind of equipment instrument will provide powerful technology support for oil fields later exploitation.In ord
7、er to determine the back-crank beam pumping unit and the components of the motion and movement, set up a dynamic analysis of movement and the analytical equations, and back-crank beam pumping unit of the laws of movement and power calculated. A reasonable choice for the electrical, mechanical design
8、 for weight and balance to provide a theoretical basis. Key words : mechanical recovery;rod pumping system;beam pumping system; back-crank beam pumping unit；kinematics analysis32目 录目 录I第1章 概 述11.1设计目的31.2 设计要求31.3 基本参数4第2章 前置式抽油机设计计算52.1 基本参数计算52.2 平衡原理72.3 电动机和减速箱的选择8第3章 运动分析103.1 游梁式抽油机运动分析103.2 各
9、构件长度的确定113.3 验算及总结13第4章 其他主要零部件设计154.1 V带的设计154.2 吊绳的选用17第5章 主要零部件校核195.1 受力分析与计算195.2 游梁的校核215.3 连杆校核235.4 轴的校核245.5 轴承的校核26结 论28参考文献29第1章 概 述石油开发到一定阶段后，油层压力下降，油井停止自喷，因而采用机械采油方式继续开采。世界各产油国都广泛应用有杆泵抽油的方法进行采油。抽油机是油田系统广泛使用的抽油机械，研究开发抽油机是多年来没有停止的，目前油田广泛使用的是游梁抽油机。现阶段世界各国油田的采油方法大多是抽油机式的人工举升开采，无论有杆还是无杆抽油。其中
10、应用较多的为有杆抽油设备，因为它结构简单，制造容易，维护保养方便，通常称为“三抽”设备（包括抽油机、抽油杆和抽油泵），由三部分组成：一是地面部分抽油机，由电动机、减速器和四杆机构组成；二是井下部分抽油泵，它悬挂在套筒中油管的下端；三是联系地面和井下的中间部分抽油杆柱，由一种或几种直径的抽油杆和接箍组成。抽油机工作原理是电机的转动通过减速器传给四连杆机构，由四连杆机构（曲柄、连杆、游梁、横梁）把减速器输出轴的旋转运动变为游梁驴头的上下往复运动，驴头带动光杆和抽油杆作上下往复直线运动，通过抽油杆再将这个运动传递给井下抽油泵中的柱塞。在井下抽油泵泵筒的下部装有固定阀（吸入阀），而在柱塞上装有游动阀（
11、排出阀）。当抽油杆向上运动，柱塞作上冲程时，固定阀打开，泵从井中吸入原油。同时，由于游动阀关闭，柱塞将其上面油管中的原油举升到井中，这是抽油泵中原油的吸入过程。当抽油杆向下运动，柱塞作下冲程，固定阀关闭，而游动阀打开，柱塞下面的油通过游动阀排出到它的上面，这就是抽油泵的排出过程。实际上，抽油泵装置相当于一个特殊结构的单缸单作用柱塞泵，只不过将它的水力部分放到井下成为抽油泵，将它的驱动部分放到地面变成抽油机，两者用又细又长的活塞杆抽油杆连接起来。抽油机就形式分有以下几种：常规式抽油机、偏置式抽油机、前置式抽油机以及链条式抽油机等。它们各有优缺点。分述如下：1.常规型：该型式是目前各油田应用最广泛
12、，历史最悠久的一种抽油机，通常采用 机械平衡或者复合平衡方式，具有前后臂。常规式抽油机的主要优点是结构简单、制造容易、加工费用低、维修和保养方便主要零部件的互换性能好，工作性能稳定可靠。下图11为一个典型的常规抽油机的外观图。图11 常规抽油机2.偏置式： 该抽油机又称异相曲柄平衡抽油机，它的主要特点是平衡块中心线相对于曲柄中心线偏转一个角度。试验表明，该机可节电13.1%，增产原油35%， 3.前置式： 该类型抽油机平衡后的理论净扭矩曲线是一条比较均匀的接近水平的直线，因此其运行平稳，减速器齿轮基本无反向负荷，连杆游梁不易疲劳损坏，机械磨损小，噪声比常规型抽油机低5 dB,整机寿命长。 前置
13、式抽油机的曲柄在旋转时有195的上冲程和165的下冲程。由于光杆运动的加速度与运动时间的平方成正比，上冲程时间延长就是光杆加速度明显减小。计算和测定表明，其加速度可减少40%，相应的使减速器扭矩减少35%左右，节能效果显著,当然也减少了抽油杆的事故.与同等级的常规式抽油机相比，前置式抽油机可配置较小功率的电动机，一般功率可减少20%左右。试验表明，前置式抽油机比常规式抽油机节电31.939.6%. 但由于前置式抽油机设计制造难度大、制造周期长，重量比常规式抽油机重35%，因此制造成本上升。4.链条式： 这种抽油机采用链传动和滑道机构换向，悬点及抽油杆绝大部分时间作匀速运动，机构换向加速度因各种
14、传递件的吸收而衰减，故减速器扭矩及电动机电流曲线平稳。 由于冲程大、冲次低，在LN指数相等的情况下，抽油杆变形次数减少40%，受力状况明显改善。 链条式抽油机抽汲稠油和深井效果明显，因此采用链条式抽油机的大部分油井产量翻番。在油黏度3.3PaS,下泵深度2000m,原油凝固点3540C仍正常工作。但现场检测表明，链条润滑防尘及寿命问题还需进一步解决。1.1设计目的 目前随着油田开发进入高含水期，原油开采的成本越来越大。油田的很大一部分成本开支就是维持抽油机正常运行的电能以及其他形式的能量的消耗，抽油机的效率高低决定了企业收入的高低。各个油田都开始想方设法降耗节能，降低成本开支。其中，从抽油机入
15、手是基础的办法。对于机械工程人员来说，就是要设计出高效节能的抽油设备，从根本上降耗节能。所以设计出高效率的抽油机是个现实的课题。本文所述就是针对目前油田开采现状而设计的一种节能效果比较明显的抽油机前置式游梁式抽油机。如下图1-2所示。图1-2 前置式抽油机1.2 设计要求 由于抽油机的工作环境是在露天场所，经受着风吹日晒，又疏于人员实时监管，所以要求设计的抽油机首先工作可靠性、耐用性以及适应性都必须要好，其次维护管理要简单方便，以便于降低企业的使用成本。 本次设计要求所设计的前置式曲柄平衡抽油机冲程为23米，抽油机的下泵深度为14001600米，方案可行，参数计算正确，结构合理，满足强度要求和基本使用功能，设计的抽油机图纸能符合机械设计图纸相关标准和规范。1.3 基本参数抽油设备的功能就是从一定井深处抽出一定数量的原油。所以，井深和产量决定了抽油机的基本结构，为了达到这两个指标，对游梁式抽油机的工作能力提出了四个指标，亦即抽油机的基本参数：1.3.1 驴头悬点的最大允许载荷Pma
